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美國第一代「宙斯盾」艦的計算機,現在看如同出土文物

二戰結束後,軍艦進入導彈時代,從這時候起,美國海軍也開始講究「艦載作戰系統」的概念了。

美國軍艦最早的作戰指揮系統,表面看是「一個作戰系統」,實際上是很多個系統——若干艦載武器各自有完全獨立各自為戰的獨立式作戰指揮系統,各個雷達,防空武器,反艦武器依然依靠二戰沿用的原始的艦內電話線路進行互聯。

比如美國最早的第一代艦艇作戰系統以海軍戰術數據系統(NTDS)就是一種傳統的獨立作戰指揮系統,它安裝在人類歷史上第一艘裝備有相控陣雷達的「長灘」級核動力巡洋艦上。

這就是「長灘」號核動力巡洋艦的大腦——1963年誕生的CP-848計算機機櫃。

這個第一代NTDS系統的核心是MK-152系統,運算依賴CP-848型數字計算機。早期的NTDS只以防空為核心,並沒有融入反艦,對地以及反潛系統,主要還是以防空為其主要作戰使命,同時因為計算機技術的發展,使用了計算機作為情報處理系統取代了傳統的人工標圖,而使用了全新的計算機輔助標圖。

CP-848計算機體積跟個落地大衣櫃差不多,性能呢在當時也不算差,比如當時美國大學(還得是比較有錢的工科名校才買得起)普遍標配的 1218計算機,運算能力大約只有CP-848的一半。

當然,用現在的眼光看五十多年前的計算機,基本都是這樣。但各位得注意,這東西領先各國至少10年,中國那時候別說艦載計算機系統了,大部分艦上連導彈都沒有呢。

NTDS戰鬥系統的控制艙室,如果你們去天津的基輔號上看看,就會發現和蘇聯軍艦上真差不多,各種雜亂。

到了上世紀60年代中期,大家意識到獨立式的作戰系統和艦上指揮中心互相獨立,情報共享並不順暢,為了解決共享問題,部分國家開始嘗試把指揮和更多的功能融入以計算機為核心的作戰系統中。但受制於上世紀60年代的計算機技術的發展,當時主要計算機還是以分立式晶體管和部分集成電路的第二代或者第三代計算機,計算機性能較差(運算速度僅有幾百到幾千KIPS),體積與耗電量較大,所以主要是採用了集中化的指揮控制系統。即使用一台大型計算機安裝在專門的計算機艙,然後利用交換機系統,和雷達系統,通信系統,數據鏈系統以及武器系統進行交聯。從而集中式的控制全艦甚至整個艦隊的作戰情報,指揮。這種作戰系統廣泛的應用在上世紀六十年代設計的軍艦上,這種最典型的作戰系統就是英國42型防空導彈驅逐艦上使用的ADAWS2-6系統。

這是美國海軍設計的第一代集中式CIC中心,它的設計時間是哪年?1957年!

集中式系統有一個巨大的不足是,全艦的指揮控制完全依賴一台大型計算機,全部的數據交互均要使用中心計算機以及處理中心,一旦艦橋中的指揮中心中彈,使用這類指揮系統的軍艦整個指揮系統就會受到毀滅性的打擊,因為唯一的大型計算機被摧毀,全艦的雷達情報處理將完全停擺,無法處理雷達送交的數據,也沒辦法控制防空導彈的發射。這樣一來,集中式的作戰指揮系統比二戰的魚雷火炮軍艦的指揮系統生存能力還不如,畢竟當年還有備用指揮所和備用測距儀。因此美國實際上對完全集中的作戰指揮系統非常不信任,依然在第二代NTDS系統上使用了獨立式結構,但是對計算機和交互系統進行了大幅度升級,計算機方面使用CP-642型計算機(後期改為AN/UYK-7/20),顯示監護系統使用了裝備有21英寸大型CRT顯示器的UYA-4顯控台,大幅度優化了人機交互性。並且也引入的創新型的Link11號數據鏈,Link11號數據鏈的核心是一種標準化的數據報文格式,從而使得不同雷達系統,不同的飛機,艦船上獲取的信息之間可以轉化為一種標準化的數字信息,因此可以輕而易舉的在不同戰術單位之間交換信息。

為了解決集中式作戰系統的生存力過於低下,和獨立式計算機機能不足,互聯互通以及數據共享效率低下的問題,在70年代一種全新的分開式作戰系統被提出,即為依然依賴一到兩台大型計算機作為核心計算機,但與集中式不同的是分開式將火控系統分開,並且從原來的各個單元的計算機獨立,獨立使用計算機和顯控台。這樣一來,就算中央計算機被損傷,依然有部分的作戰能力。

分開式艦載作戰系統中,最為著名的就是美國在宙斯盾作戰指揮系統出現之前的第三代NTDS系統。第三代NTDS作戰系統於上世紀70年代中期裝艦,主要裝備對象為弗吉尼亞級核動力巡洋艦,尼米茲級核動力航空母艦以及斯普魯恩斯級驅逐艦等美國第二代導彈作戰艦艇與新一代核動力航空母艦,該系統顯著的標誌是在不同類型的軍艦上裝備了二到六台數量不一的,採用了大規模集成電路製成的第四代AN/UYK-7/20計算機作為作戰系統的中心處理機,,用於存儲雷達和聲納等探測信息的分類、識別、相關及威脅估計等數據的處理和存儲。該計算機相對於老式分立式,小規模集成電路計算機,AN/UYK-7/20型計算機的性能提升了近十倍,而計算機功耗下降到只有原本的幾分之一,與此同時,第三代NTDS系統採用了新一代的標準通用顯控台,採用新型火控系統。到了上世紀八九十年代,NTDS系統也換裝了同時期宙斯盾系統的UYK-44/43計算機,小幅的提升了其作戰性能。

這就是「宙斯盾」系統的大腦,AN/UYK-43計算機

1983年1月22日,第一艘提康德羅加號巡洋艦投入現役,人類歷史上第一套現代意義上的分散式艦載作戰系統投入實用。首批五艘提康德羅加級巡洋艦採用的是第一代基線0/1兩個版本的宙斯盾系統,該版本的宙斯盾的特點是除了網路架構改為分散式,其餘依然沿用NTDS系統的UYK-7/20型計算機以及UYA-4顯示控制台,但是雷達首次採用了SPY-1系列無源相控陣雷達,並且採用了MK-1型指揮決策系統和MK-1型火力控制系統控制全艦作戰,其中實用的四台UYK-7型計算機中每一台配合3-5個UYA顯示控制台都可以獨立運作,大幅度的提升了作戰系統的可靠性和穩定性。後期三條基線1的實用了ADS-1顯示器提升的人機交互功能。

這個電烤箱一樣的玩意……是宙斯盾系統用的主硬碟,容量「高達」20兆。


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